캐시

캐시 기본 동작

캐시가 없을 때

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야 함
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비쌈
• 브라우저 로딩 속도가 느림
• 느린 사용자 경험
  
• 클라이언트가 GET /star.jpg 요청을 보낸 경우
• 서버에서는 총 1.1M 전송 (HTTP 헤더: 0.1M, HTTP 바디: 1.0M)
• 요청을 여러번 보내면 보낼 때마다 1.1M 전송

캐시 적용

• 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 됨
• 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있음
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠름
• 빠른 사용자 경험
• 유효 시간 초과하는 경우 서버를 통해 데이터를 다시 조회 후 캐시 갱신
  • 이 때, 다시 네트워크 다운로드가 발생
    
• 첫번째 요청시 응답 결과를 캐시에 저장 (60초 유효)
• 두번째 요청시 캐시 유효 시간 검증
  • 유효 시간 이내면 캐시에서 조회
  • 유효 시간 초과면 다시 서버에 요청
    • 응답 결과를 다시 캐시에 저장

캐시 유효 시간 초과

• 서버에서 기존 데이터를 변경하지 않은 경우 데이터를 전송하는 대신 저장해 둔 캐시를 사용할 수 있음
  • 단, 클라이언트의 데이터와 서버의 데이터가 같다는 사실을 확인할 수 있는 방법 필요
  • 방법 → 검증 헤더를 추가 !!

검증 헤더와 조건부 요청

• 검증 헤더
  • 캐시 데이터와 서버 데이터가 같은지 검증하는 데이터
  • Last-Modified , ETag
• 조건부 요청 헤더
  • 검증 헤더로 조건에 따른 분기
  • If-Modified-Since: Last-Modified 사용
  • If-None-Match: ETag 사용
  • 조건이 만족하면 → 200 OK
  • 조건이 만족하지 않으면 → 304 Not Modified

Last-Modifed 사용

• 첫번째 요청을 보낼 때, 응답 결과에 Last-Modified(데이터가 마지막으로 수정된 시간)을 추가해 응답
• 응답 결과를 캐시에 저장
• 두번째 요청을 보냈을 때 캐시 유효 시간이 초과되었다면,
  
• 요청을 보낼 때, if-modified-since를 추가해 보냄
• 서버에서 서버의 데이터 최종 수정일과 비교
• 데이터가 수정되지 않았다면,
  
• 304 Not Modified + 헤더 메타 정보만 응답(바디X)
• 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타 정보를 갱신
• 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
• 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드
• 매우 실용적인 해결책
• 데이터가 변경되었다면
  • 200 OK, 모든 데이터 전송(BODY 포함)
• 단점
  • 1초 미만(0.x초) 단위로 캐시 조정이 불가능
  • 날짜 기반의 로직 사용하므로
  • 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우에도 데이터 변경으로 취급
  • 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우 사용 어려움
    • ex. 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

ETag 사용

• Entity Tag
• 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠
• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함(Hash를 다시 생성)
• ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받음
• If-None-Match
• 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
• 클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공(클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)

캐시와 조건부 요청 헤더

캐시 제어 헤더

• Cache-Control: 캐시 제어
  • Cache-Control: max-age
    • 캐시 유효 시간, 초 단위
  • Cache-Control: no-cache
    • 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(origin) 서버에 검증하고 사용
  • Cache-Control: no-store
    • 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨 (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
• Pragma: 캐시 제어(하위 호환)
  • Pragma: no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환
• Expires: 캐시 유효 기간(하위 호환)
  • 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
  • HTTP 1.0 부터 사용
  • 지금은 더 유연한 Cache-Control: max-age 권장
  • Cache-Control: max-age와 함께 사용하면 Expires는 무시

검증 헤더와 조건부 요청 헤더

• 검증 헤더 (Validator)
  • ETag, Last-Modified
• 조건부 요청 헤더
  • If-Match, If-None-Match: ETag 값 사용
  • If-Modified-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용

프록시 캐시

origin 서버에 직접 접근

• 너무 오래걸림

프록시 캐시 도입

• Cache-Control - 기타
  • Cache-Control: public
    • 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
  • Cache-Control: private
    • 응답이 해당 사용자만을 위한 것임, private 캐시에 저장해야 함(기본값)
  • Cache-Control: s-maxage
    • 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
  • Age: 60 (HTTP 헤더)
    • 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

캐시 무효화

• 확실한 캐시 무효화 응답
• Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
  • Cache-Control: must-revalidate
    • 캐시 만료후 최초 조회시 원 서버에 검증해야함
    • 원 서버 접근 실패시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
    • must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
• Pragma: no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환
• no-cache
  
• must-revalidate
  

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참고자료
인프런, 김영한, 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식 강의